对数正态分布下边坡稳定性二元指标体系研究

安全系数不能考虑边坡系统中实际存在的不确定性,可靠性理论缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立传统安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值.设安全系数服从对数正态分布,取系列的最大可能安全系数（中值安全系数）和变异系数,计算得到最大可能安全系数及在不同变异系数下的破坏概率Pfo从而可由最大可能安全系数和可靠性（R=1-Pf）共同度量边坡的稳定性.将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数.根据折减后安全系数的极限状态,可计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率.根据不同最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘出边坡稳定性分区图,并建立安全系数和破坏概率相结合的边坡稳定性判别的二元指标体系.文中提供了小样本条件下,利用3倍方差原理估计参数方差的计算方法,并给出了边坡稳定性二元指标体系的研究实例.     

基于遥感影像的黄河内蒙古段冰-水分类研究

及时获取凌汛期河冰和水体的空间分布特征,对于预测冰凌灾害、提高防凌信息化管理水平有重要意义。遥感技术是当前获取河冰和水体空间分布的最主要手段之一。但是,黄河水体有大量悬浮泥沙,这给基于遥感技术的高精度冰-水分类带来了挑战。以黄河内蒙古段为例,基于Landsat 8 OLI遥感影像数据,在利用归一化积雪指数（NDSI）及河道矢量数据排除无关地物的基础上,对比了近红外波段反射率值、归一化差异水体指数（NDWI）、归一化积雪指数（NDSI）、改进的归一化积雪指数（MNDSI）以及归一化差异未封冻水体指数（NDUWI）在黄河内蒙古段典型河道河冰、水体分类中的表现,计算各指标总体分类精度及Kappa系数并进行阈值稳定性分析。结果表明：在利用NDSI和高清历史影像排除河道外无关地物后,NDUWI在各子段影像中的总体分类精度和Kappa系数均达到90.00%及0.90以上,其河冰、水体最优区分阈值大体分布于阈值中值附近。研究结果可为凌汛期黄河冰凌监测方法的选取以及冰上爆破位置的拟定提供依据。     

黄土高原小流域重力侵蚀稳定可靠度分析

在应用有限差分FLAC3D软件对黄土高原小流域概化模型塑性屈服区分布规律进行数值模拟的基础上,采用基于FLAC3D的有限元强度折减法和简化一次二阶矩法相结合的方法研究了小流域概化模型重力侵蚀稳定可靠度和破坏概率。结果表明：小流域剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;小流域边坡整体破坏概率达到28.6%,高于1%,表明流域重力侵蚀处于高破坏概率范畴之内,处于不可接受的风险水平,需采取适当的工程措施以提高其稳定性;采用安全系数法和可靠度相结合的二元指标评价体系分析和评价边坡稳定性,能获得更为合理、可靠的分析结果。相关数值模拟和稳定可靠度分析结果可应用于流域重力侵蚀研究中,为推动流域侵蚀产沙时空规律研究的深入发展和小流域水土流失综合治理提供科学依据。     

地震作用下顺层岩质边坡稳定性的拟静力分析

通过对顺层岩质边坡的受力分析,应用极限平衡理论和Mohr-Column准则,按照Bishop关于边坡稳定性安全系数的定义,推导出在爆破震动载荷作用下,用于判别顺层岩质边坡稳定性的计算方法。研究结果表明垂直向下、水平指向坡外的爆破荷载以及两者的联合爆破荷载对边坡稳定性影响最大,尤其是后两者;水平指向坡外、垂直向下爆破荷载拟静力系数分别与边坡稳定性安全系数间呈负指数关系和S曲线关系;从动荷载拟静力系数0起,爆破震动水平指向坡外、垂直向下动荷载拟静力系数每增加0.05,有层裂长度的顺层边坡安全系数分别减少7.79%-10.67%、1.28%-1.98%,无层裂的顺层边坡安全系数分别减少7.61%-10.55%、1.47%-2.29%。同时,爆破震动产生的层裂长度、边坡长度以及联合爆破荷载的方向对顺层边坡稳定性也有影响。     

高地震烈度区堆积体边坡动力响应时程特征分析

考虑到在地震过程中,工程边坡的动安全系数最小值出现在某一瞬间,而用这个值评价边坡在地震荷载作用下的抗滑稳定性不合适宜。在简单分析地震荷载作用下边坡稳定性评价的主要方法及差异基础上,介绍了地震动力响应时程分析法的基本原理和计算过程,明确指出了边坡动力稳定分析时应注意的边界条件、材料参数等问题,建立了评价动力稳定性的有限元应力法表达式。基于地震动力时程反应,结合金安桥水电站库岸堆积体边坡工程,用动力有限元计算获得了边坡的动力响应在空间的变化规律(包括动应力和加速度等)和整体稳定性,计算成果合理地评价了其稳定性。     

A new approach to soil characterisation for hydrology–stability analysis models

Landslide stability analysis increasingly utilises high-resolution coupled hydrology–slope stability models (CHASM) to improve stability assessments in areas subject to dynamic pore pressure regimes. In such environments, the estimation of soil hydraulic conductivity (K) is a key parameter but one which is not always readily available or determined with the required resolution. By using basic soil particle-size distribution (PSD) data, we evaluate the microscopic composition of the actual soil, and applying the analytical relations obtain by a Self-Consistent Method (SCM) approach, we determine an appropriate value of K. This is of importance in that it allows within-soil type variability to be reflected in terms of K and hence within the model structure. The SCM methodology is briefly reviewed and an illustrative application is undertaken for a slope typical of Hong Kong. The results show model output sensitivity in terms of moisture content and factor of safety (FOS) when comparing K values determined using the SCM approach and the conventional field determination. In attempting to determine slope hydrological processes and attendant stability conditions, we conclude that the application of SCM approach offers a novel methodology for potentially improving the parameterisation of hydrology–slope stability models.     

GIS支持下滑坡斜坡类型定量化及制图研究

斜坡类型描述岩层产状与斜坡的角度关系,很大程度上决定了斜坡岩土体变形的方式和强度,对地质灾害分布具有重要作用。斜坡的顺向坡、反向坡与地形的阳坡、阴坡概念相似,可以利用改进的太阳辐射地形因子计算模型(TOBIA指数)对斜坡类型进行定量化表达。计算TOBIA指数需要斜坡坡度、坡向、岩层倾角、倾向4个参数。以三峡库区顺向坡基岩滑坡多发地段青干河流域为例,通过区域地质图上产状点获取离散岩层倾角和倾向数值,经空间插值得到空间连续分布的倾角和倾向参数;通过数字高程模型获取坡度和坡向参数,得到区内TOBIA指数分布。在此基础上进一步研究指数和滑坡发育关系。结果表明,TOBIA指数值与区内斜坡类型密切相关,根据TOBIA指数值能很好地区分斜坡类型。以二分类变量逻辑回归模型对坡度和指数两个变量进行分析,发现引入TOBIA指数后,回归模型对已知滑坡拟合度由55%提高到71.5%,能有效提高区域滑坡灾害危险性区划结果精度。     

基于模糊数学的广东沿海陆地地质环境区划

针对广东沿海地震、水土流失、崩塌、滑坡、地裂缝、地面沉降、岩溶塌陷、软土地基形变等地质灾害发育历史与现状 ,从土地开发利用的风险与费用出发 ,构建了一套地质环境评价的指标体系 ,包括活动断裂、历史地震、地形起伏度、地形坡度、沟谷密度、水土流失程度、崩滑密度、地裂缝密度、土体承载力等。通过指标量化分级、指标赋权和构造隶属函数 ,构建了模糊数学综合评价模型 ,对广东沿海 190单元进行了运算 ,将广东沿海陆地地质环境划分五级 17个亚区 ,为广东沿海2 1世纪土地开发利用和防灾减灾等提供了决策依据。     

坡顶条形荷载作用边坡潜在滑裂面与稳定性分析

边坡的潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上某点发生了局部剪切破坏。研究条形荷载作用下边坡的滑裂面位置及其稳定性判识方法,应用M-C线性破坏准则结合极限分析上限定理,建立稳定性系数与多变量的函数,将相关问题转化为含有多变量的数学优化问题并给出最优解。结果表明:边坡的潜在破裂面、稳定性与边坡几何形状、土体物理力学性质、荷载特性等因素有关。     

基于单位汇水面积的地形因子特征评价

探讨了典型黑土区基于单位汇水面积的LS因子算法与传统基于径流路径长度算法的差异。研究表明,在研究区坡长坡缓的地形条件下,基于单位汇水面积的LS因子算法值普遍要大于基于径流路径长度算法的LS因子值;在有限的坡度范围内,不同算法的坡度因子相差不大,与之相比,不同算法的坡长因子值差别明显,特别是对于坡长指数采用定值的Govers算法更是如此。这说明在研究区坡长坡缓的地形条件下,坡长因子对LS因子算法的响应更为敏感。同时,侵蚀机理分析得出,坡长因子指数采用与坡度有关的变值更为合理,特别是在采用DEM进行大范围土壤侵蚀量预测时更应如此。     

沙丘背风坡的静力稳定性分析

将沙丘背风坡的稳定性问题等价于一个双参变量函数的待定边界的泛函极值问题。利用变分原理得到相应的欧拉方程和横截性条件,在考虑边界条件后,确定了沙丘背风坡滑移面的形状函数及相应的安全系数;同时研究了沙丘的宽度效应,成功地给出了沙丘背风面落沙坡形成新月形形状的力学原因。     

澜沧江中下游斜坡稳定性评价预测的理论与方法探讨

本文以澜沧江下游流域边坡稳定性评价为实例，对模糊评判模型的应用问题和处理技术进行了论述。认为该模型简便实用、效果稳健、适应性强，是边坡稳定性评价工作中适宜推广的一个实用模型。此外，文中还提出了用于模糊评判模型的信息检验法，讨论了这一方法在遴选有效评价因子和优化模型效能中的作用。     

从岩石力学系统运动稳定性研究滑坡问题

从岩石力学系统运动稳定性的基本理论出发,将边坡力学系统的破坏分成五类,对其中的连续协调变形边坡的稳定性问题进行了描述,并分析了该系统的稳定性及其判据,找出了系统的控制变量是系统的广义刚度系数,同时对影响系统控制变量的因素进行了初探,指出影响边坡系统稳定性的控制变量主要是系统的几何结构因素和系统的力学参数性质,最后提出对系统控制变量进行人为的调控,达到调整系统、加强系统稳定性和防灾的目的．     

滑坡稳定性判别的非计算方法

用计算来确定滑坡的稳定性，由于参数选取存不确定因素，就必然导致了其计算结果的不确定性。而滑坡稳定性判别的非计算方法，是通过对滑坡发育程度、形成条件的综合分析来确定滑坡的稳定程度的方法。文中通过归纳分析波坡的形成条件，然后从滑坡地貌条件、动力作用、堆积物特征、诱发因素等方面详细阐述了滑坡稳定性判别的方法，最后，例举了川藏公路102滑坡实例对该方法进行了验证。实践证明该方法是滑坡稳定性中非常实用和有效的方法。     

重庆市主体功能区识别的主导因素与空间稳定性约束机理

主体功能区规划已上升为国家制度和战略,对中国长期空间发展格局优化与再组织将发挥积极的引导和约束作用。从地域性角度出发,探寻主体功能区发生性(形成与演化)和反馈性(识别与规划)时空机理与规律是地理学具有时代意义的重要科学问题。以重庆市为例,通过国土空间开发条件综合评价,识别了主体功能区划分的适宜性空间格局。基于对西南山区发展约束条件的基本认识,提出了地域主体功能空间分异的主导性约束假设,设定地形和区位为原生性主导因素,验证了其与区划指标系统的定量关联性,以此为基础解析了主导因素约束机理并提出了地域主体功能区的空间稳定性机制。研究发现:①开发与保护适宜性识别结果的格局指向清晰。城市化适宜的区域主要集中于都市区和部分周边区县,区域副中心(万州和黔江)适宜性也相对较高。生态保护适宜的区域集中于渝东北秦巴山区及部分三峡库区区县,同时包括渝东南武陵山区所在区县。②地形和区位因子在本区域对主体功能区的识别与形成具有主导约束作用。回归分析显示,主体功能区划指标与地形因子相关性水平达到显著的超过70%,区位因子超过40%;两者综合后与区划标志变量(A、B指数)的相线性相关拟合度R2均超过0.8;地理探测器发现,地形和区位因子对区划指标的约束性分别有9个和7个达到0.05显著性水平,对A、B指数的解释度分别约为70%和60%,两者叠加后,约束水平全部达到显著,对A、B指数的解释度在90%左右。③空间稳定性机制表现为两个方面,其一是基于主导因素约束的稳定性传递机制,称为客观稳定性;其二是基于指标体系的局域相对性和算法的内部抵消机制,称为主观稳定性。两种机制的协同性验证了区划技术系统的地域适应性和科学性。     

地震作用下边坡稳定性分析的坐标转换法

在地震作用下边坡稳定性分析中,拟静力法是将地震作用简化为水平方向或垂直方向的不变加速度作用.此加速度产生作用于不稳定体质心的地震力,根据极限平衡理论,将所有作用于潜在滑动体上的力沿滑动面进行分解,得出沿滑动面的安全系数.在拟静力法的基础上,提出一种坐标转换法,通过坐标旋转,将地震力与重力的合力转变为垂直向下的力,从而使边坡地震稳定性问题等效为经过边坡几何形态和土体容重修正后的一般静力稳定性问题,再利用比较成熟、简便的静力分析方法进行边坡稳定性分析.利用此方法可以克服传统拟静力分析的不足,并且用于水下边坡分析,将滨水边坡的拟静力分析模型转换为相应的静力分析模型,考虑地下水的流动来模拟水对边坡的动力作用.此方法对于分析水库边坡体和堰塞湖坝体的抗震稳定性问题具有一定的应用价值.     

Spatially and temporally distributed modeling of landslide susceptibility

Mapping of landslide susceptibility in forested watersheds is important for management decisions. In forested watersheds, especially in mountainous areas, the spatial distribution of relevant parameters for landslide prediction is often unavailable. This paper presents a GIS-based modeling approach that includes representation of the uncertainty and variability inherent in parameters. In this approach, grid-based tools are used to integrate the Soil Moisture Routing (SMR) model and infinite slope model with probabilistic analysis. The SMR model is a daily water balance model that simulates the hydrology of forested watersheds by combining climate data, a digital elevation model, soil, and land use data. The infinite slope model is used for slope stability analysis and determining the factor of safety for a slope. Monte Carlo simulation is used to incorporate the variability of input parameters and account for uncertainties associated with the evaluation of landslide susceptibility. This integrated approach of dynamic slope stability analysis was applied to the 72-km² Pete King watershed located in the Clearwater National Forest in north-central Idaho, USA, where landslides have occurred. A 30-year simulation was performed beginning with the existing vegetation covers that represented the watershed during the landslide year. Comparison of the GIS-based approach with existing models (FSmet and SHALSTAB) showed better precision of landslides based on the ratio of correctly identified landslides to susceptible areas. Analysis of landslide susceptibility showed that (1) the proportion of susceptible and non-susceptible cells changes spatially and temporally, (2) changed cells were a function of effective precipitation and soil storage amount, and (3) cell stability increased over time especially for clear-cut areas as root strength increased and vegetation transitioned to regenerated forest. Our modeling results showed that landslide susceptibility is strongly influenced by natural processes and human activities in space and time; while results from simulated outputs show the potential for decision-making in effective forest planning by using various management scenarios and controlling factors that influence landslide susceptibility. Such a process-based tool could be used to deal with real-dynamic systems to help decision-makers to answer complex landslide susceptibility questions.     

南极中山站-Dome A断面表层雪稳定同位素空间分布及环境影响因素分析

中山站-Dome A断面是表层雪稳定同位素组成分析的理想区域,沿线进行δ18O、δD和d的空间分布及环境影响因素研究对反映东南极地区的气候变化和物质来源具有关键意义。因而,本文基于线性回归及相关性分析方法,详细探究了断面上多种环境因素与表层雪稳定同位素分布的空间关系。结果表明,温度和地理因素与同位素比值之间有显著相关关系,且海拔是地理因素中的主要影响因素,随海拔上升表层雪的δ18O呈线性下降趋势。另外,通过断面上δ-T斜率与南极其他断面对比,发现斜率可能具有冰盖近岸和内陆地区较低的区域性特征,而造成这一现象的原因是水汽源区的改变和低温条件下水汽过饱和时的同位素动力分馏。最后,d的空间分布在沿海区域和内陆区域也有不同,推测主控因素分别是水汽源区条件和温度。     

2011夏季南极普里兹湾营养盐与浮游植物生物量的分布

利用2011南极夏季在普里兹湾获取的海水样,检测了Chla、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐和铵盐的含量。结果表明,普里兹湾表层海水中Chla的含量普遍具有冰架边缘>陆架区>陆坡及深海区的分布特征,海冰的消融及水体的稳定性是影响表层海水Chla分布的主要原因。Chla含量的垂直分布与光照条件相关,具有上层水体含量高,随着深度逐渐降低的分布特征。磷酸盐、硅酸盐和硝酸盐的水平及垂直分布特征都与Chla的分布格局相反。表层海水中铵盐的分布特征与磷酸盐等主要营养盐的分布格局相反,冰架边缘、陆架区铵盐的垂直分布特征与陆坡及深海区不同,在冰架边缘和陆架区有机质降解过程主导着水柱中铵盐的浓度,而浮游植物吸收作用与有机质降解过程之间的平衡控制着陆坡及深海区铵盐的垂直分布。根据Chla与营养盐的浓度及分布特征,结合温度、盐度、溶解氧等水文要素,分析探讨了Chla深层最大值现象（DCM）的成因及67.5°S以南表层海水中铵盐对硝酸盐吸收的抑制作用。     

喀斯特石漠化小流域景观的空间因子分析——以贵州清镇王家寨小流域为例

以贵州喀斯特地区的王家寨小流域为研究对象,基于多源信息,依托RS和GIS技术获取2005年该流域石漠化景观格局信息,以此为基础进行石漠化景观分布指数、石漠化综合指数、 -s平面分析模型以及三次曲线拟合等分析,旨在从小流域尺度上探讨石漠化景观在坡度、坡向、高程和与村庄距离等空间因子上的分布规律。结果表明:潜在、轻度石漠化景观受坡度影响最显著;其他类型石漠化景观受坡向影响最明显。石漠化程度先随坡度的增大而加重,27°后呈缓解趋势;各坡向中南、东南坡石漠化最严重;随高程增加石漠化加剧;距村庄越远石漠化越严重。初步推断各空间因子对石漠化程度的影响由强至弱的顺序为:坡度、坡向、高程、与村庄的距离。